一種制備高純金屬的電解槽及使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高純金屬制備的相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種制備高純金屬用電解槽。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著高新技術(shù)的不斷發(fā)展，高純金屬由于其獨(dú)特的性能在現(xiàn)代材料科學(xué)和工程領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，市場需求量不斷增長。
[0003]高純金屬的制備需要火法、濕法等方法相結(jié)合的工藝方可制備出品質(zhì)優(yōu)良的高純金屬。目前高純金屬的制備方法有萃取法、離子交換法、電解法和真空熔煉法等。
[0004]電解中的水溶液電解在高純金屬制備工藝中占有主要地位。凈化后的料液再進(jìn)行電解沉積，可進(jìn)一步除去電勢比提純金屬更負(fù)的金屬雜質(zhì)。
[0005]現(xiàn)代水溶液電解的電解槽多用隔膜電解槽。通過采用擴(kuò)散陽極、改性隔膜等技術(shù)來減少隔膜的使用所造成的單位體積內(nèi)的電極表面積的減少、隔膜穿透、隔膜粘袋、極間距增加和槽電壓升高等問題，以提高電解槽的生產(chǎn)強(qiáng)度，提高電流效率。
[0006]一些金屬的電解過程需要控制電解溫度。通常通過向電解槽中加入一定溫度的電解液來實(shí)現(xiàn)(采用一定的方式，將電解液事先加熱后再倒入電解槽或者在外置的循環(huán)槽中加熱電解液)，由于電解槽本身沒有加熱設(shè)計(jì)，故而進(jìn)入電解槽的電解液溫度無法保持恒定，這樣就會(huì)造成電解過程中電解液溫度的不穩(wěn)定。電解舊液不經(jīng)處理循環(huán)回到原液中一起循環(huán)使用，容易造成電解液濃度的差異以及一些雜質(zhì)離子的累計(jì)析出，降低電流效率，影響產(chǎn)品的純度。
[0007]目前，國外對于高純金屬鈷的制備主要采用離子交換法除去溶液中大部分雜質(zhì)，然后通過電解得到金屬鈷，再通過區(qū)熔熔煉、電子束熔煉等方法進(jìn)一步提純。國內(nèi)主要在離子交換和電解精煉上。其中電解采用水溶液電解。因此，對電解槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理選擇電極、隔膜材料，是提高電流效率、降低槽電壓和節(jié)省能耗的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種制備高純金屬用電解槽，其是針對目前采用的制備高純金屬電解設(shè)備的不足做出的改進(jìn)。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)方案:
[0010]一種制備高純金屬用電解槽，包括一電解槽本體，電解槽的上部設(shè)有一個(gè)進(jìn)料管，該進(jìn)料管的入口端外接電解液儲(chǔ)液槽，電解槽上部側(cè)面開有溢流口與溢流區(qū)相通，該區(qū)底部開溢流孔，溢流孔外接再生槽，溢流區(qū)的底部開有一溢流孔，該溢流孔與外接的再生槽連通；
[0011]所述的電解槽內(nèi)裝有縱直向的擋流板，由該擋流板將電解槽隔離為擋流區(qū)和電解區(qū)；在電解槽的電解區(qū)內(nèi)安裝有用于置放若干電極的成對組卡槽板；
[0012]所述進(jìn)料管的出口端設(shè)在擋流區(qū)內(nèi)或朝向擋流區(qū)；
[0013]在電解槽的外部加設(shè)一個(gè)可加熱的水浴槽，該電解槽坐落于水浴槽中且與水浴槽隔開，該水浴槽底部設(shè)有進(jìn)水孔和出水孔。
[0014]所述制備高純金屬用電解槽中，所述的電解槽是通過底部的支撐板與水浴槽隔開。
[0015]所述制備高純金屬用電解槽中，在電解槽與水浴槽間形成的水浴夾層中裝有加熱器以構(gòu)成可加熱的水浴槽。
[0016]所述制備高純金屬用電解槽中，所述擋流板的上沿與電解槽平齊，擋流板的左、右端與電解槽相連，下端與電解槽底部留有縫隙；檔流板下端與電解槽底部留有的縫隙不大于 lcm0
[0017]所述制備高純金屬用電解槽中，在擋流區(qū)側(cè)，檔流板距電解槽內(nèi)壁的距離為l_3cm0
[0018]所述制備高純金屬用電解槽中，所述成對組卡槽板包括分別安裝在電解槽上部及下部的兩相對側(cè)壁上的兩對上、下卡槽板，各上、下卡槽板上均開有同數(shù)量和同方位的卡槽；且優(yōu)選方案是:所述下卡槽板上開設(shè)的槽深為電解槽體高度的1/3。
[0019]所述制備高純金屬用電解槽中，所述安裝在電解槽內(nèi)上部的上卡槽板位置不低于溢流口，底部下卡槽板底端與檔流板底端距電解槽底部的距離保持一致。過低，由于檔流板與電解槽底部的距離不大于1cm，卡槽板低預(yù)示著卡在其中的電極板低，一方面電極陰極板在電解過程中底部邊緣是要長大的，這個(gè)長大有可能均勻向下延伸(這個(gè)距離不會(huì)超過0.5cm)，也有可能長成枝丫狀，向下如果沒有足夠的空間延伸，就會(huì)橫向發(fā)展，很容易連通陰陽極板(陰陽極板之間間隔為l-3cm，一旦枝晶生成，會(huì)生長很快，迅速導(dǎo)通陰陽極，發(fā)生短路；另一方面，如果低于檔流板，則在卡槽中的極板會(huì)有一部分，尤其是靠近檔流板的部分卡槽中的極板就失去了檔流板對電解液的緩沖作用，相當(dāng)于電解時(shí)底部的極板會(huì)過多地受到電解液的沖擊，極板始終處于波動(dòng)的電解液中，這樣會(huì)引起電流的變化，使析出產(chǎn)品表面不均勻；如果卡槽板高于檔流板，電解液的液面變高，相對來講需要更多的電解液才能使極板浸入在電解液中，容易造成電解液的浪費(fèi)。
[0020]本發(fā)明的另一目的是提供一種制備高純金屬用電解槽的使用方法，其方法如下:
[0021]1)首先制備如上述的任一種制備高純金屬用電解槽；
[0022]2)通過進(jìn)水管向水浴槽中加入自來水，待水浴槽中的水位到達(dá)溢流區(qū)底部高度時(shí)，開啟加熱器加熱；
[0023]3)啟動(dòng)進(jìn)料工序，電解液由進(jìn)料管加入到擋流區(qū)，讓電解液通過擋流區(qū)底部的缺口進(jìn)入電解槽；
[0024]4)進(jìn)入電解槽的電解液由下至上逐步充滿電解槽，當(dāng)電解液液面到達(dá)溢流板界面時(shí)，電解液流入溢流區(qū)，溢流區(qū)的電解液通過出口溢流孔流入外接的再生槽；此時(shí)電解槽中的電解液達(dá)到平衡狀態(tài)，當(dāng)電解槽中的電解液溫度也到達(dá)預(yù)定的溫度后，將電極板依次插入到卡槽板中，進(jìn)行電解。
[0025]本發(fā)明的再一目的是提供一種上述的高純金屬用電解槽的用途，用于實(shí)現(xiàn)高純鈷的制備。
[0026]所述制備高純金屬用電解槽中，所述的電解槽中的電解液采用單向循環(huán)。
[0027]利用本發(fā)明制備高純金屬用電解槽，通過對電解液流動(dòng)、加熱及電解液更換方式等的改進(jìn)，提高了電解液的溫度，保持了電解液濃度的一致性，可以進(jìn)一步制備得到更高純度的金屬產(chǎn)品，屬于高純金屬材料制備領(lǐng)域。
[0028]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0029]1.外部水浴槽加熱可以提高電解液的溫度，有利于離子的傳輸，對提高電流效率起到很好的促進(jìn)作用；
[0030]2.內(nèi)槽電解槽中的卡槽板利于電極板簡單、便捷和緊湊地安裝，并能根據(jù)需要方便地調(diào)整極間距；
[0031]3.電解槽中的擋流板可以克服傳統(tǒng)使用隔膜及隔膜袋造成的電解液的傳輸不暢、濃度不均衡及粘袋等問題，檔流板的存在使電解液內(nèi)部穩(wěn)定，有效地避免了溶液波動(dòng)帶來的電解液濃度的差異；
[0032]4.電解液的單循環(huán)系統(tǒng)使電解液濃度始終維持平衡以符合電解技術(shù)的要求，有效地阻止了電解槽中陰陽區(qū)的電解液相互污染、雜質(zhì)金屬的積累析出，提高了電流效率、降低了槽電壓、節(jié)省能耗并獲得更高純度的產(chǎn)品。
【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明電解槽一實(shí)施例主體結(jié)構(gòu)示意圖(局部剖視,A-A向)。
[0034]圖2為發(fā)明電解槽總裝配主視圖。
[0035]圖3為發(fā)明電解槽總裝配俯視圖。
[0036]圖4為發(fā)明電解槽電極板在卡槽中的安裝示意圖。
[0037]圖中:1_水浴槽；2_電解槽；3_上卡槽板；4_下卡槽板；5_水浴槽的進(jìn)水管；6-溢流區(qū)；7_支撐板；8_清洗孔；9_溢流孔；10-進(jìn)料管；11-排水管；12_上卡槽板；13_下卡槽板；14_擋流板；15_電極板；16_加熱器；17_溫度傳感器；18_溢流區(qū)底部。
[0038]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
【具體實(shí)施方式】
[0039]參閱圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明主要?jiǎng)?chuàng)造點(diǎn)在于:制備高純金屬用電解槽采用內(nèi)、外的兩層，外層為可加熱的水浴槽1，內(nèi)層為用于制備高純金屬以進(jìn)一步提純的電解槽
2。內(nèi)層的電解槽2是通過底部的支撐板7坐落于水浴槽1中且與水浴槽隔開。
[0040]所述外層的水浴槽1的底部設(shè)有進(jìn)水孔5和出水孔11 ;加熱夾層中裝有加熱器16，可以由一個(gè)溫控裝置實(shí)現(xiàn)對加熱器16工作狀態(tài)的調(diào)控，以可以維持電解槽中電解液的溫度保持在較佳工作狀態(tài)時(shí)所需的溫度；另在電解槽、水浴槽中還可以置有一個(gè)接至顯示板的溫度傳感器17，以實(shí)現(xiàn)對溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控；溫度控制及顯示均為現(xiàn)有技術(shù)可實(shí)現(xiàn)，此處不贅述。
[0041]本發(fā)明另一創(chuàng)造點(diǎn)在于對電解槽內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改進(jìn):
[0042]本發(fā)明的電解槽中電解液采用不重復(fù)使用的單向循環(huán)系統(tǒng)，電解槽的上部設(shè)有一個(gè)進(jìn)料管10，進(jìn)料管的入口端外接電解液儲(chǔ)液槽，電解槽上還設(shè)有清洗孔8以用于將清洗物排出。在電解槽內(nèi)部設(shè)有擋流板14，所述的擋流板14的上沿與電解槽體上端沿平齊，擋流板14的左、右端與電解槽壁相連，由此，該擋流板14將電解槽隔離出兩個(gè)區(qū)域:擋流區(qū)A和電解區(qū)B，參見圖3，擋流板14與槽底不接，其下端要與電解槽底部留有縫隙，該縫隙大于1cm。電解槽進(jìn)料管10的出口端設(shè)在擋流區(qū)內(nèi)或朝向擋流區(qū)；檔流板14距電解槽內(nèi)壁的距離為l_3cm以內(nèi)；在電解區(qū)內(nèi)安裝有用于置放若干電極的成對組卡槽板，包括兩種卡槽板，一種是卡槽中通的上卡槽板3、12，安裝在電解槽內(nèi)上部；另一種卡槽板是槽深為不同通透、底部封閉的下卡槽板4、13，安裝在電解槽內(nèi)下部；這些卡槽板